特大型桥梁风.浪.流耦合作用

本书针对跨海特大型桥梁面临的深水、强风、巨浪、急流等复杂恶劣环境挑战，面向跨海桥梁建设需要，对桥梁风？浪？流耦合作用的现场观测、耦合特性、模型试验、数值模拟、振动理论及控制措施等关键技术进行了详细论述。具体包括：桥梁风？浪？流耦合场现场观测方法及耦合特性分析、桥梁风？浪？流耦合场数值模拟及设计参数取值方法、桥梁风？浪？流耦合作用弹性模型试验模拟方法及动态响应特性、桥梁风？浪？流耦合作用数值水槽模拟方法、桥梁风？浪？流耦合作用的随机振动理论及分析方法、车？桥？风？浪？流耦合作用的随机振动理论及分析方法、大型深水预制基础沉放过程数值模拟及控制措施等。相关创新成果为港珠澳大桥、深中通道工程等特大型跨海桥梁工程建设提供了重要技术支撑和储备。本书可供从事跨海桥梁设计、科研、教学等工作的技术人员参考使用。ＡｂｓｔｒａｃｔＦｏｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｄｅｍａｎｄ ａｎｄ ｈａｒｓｈ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｄｅｅｐ ｗａｔｅｒ， ｓｔｒｏｎｇ ｗｉｎｄｓ， ｈｕｇｅ ｗａｖｅｓ ａｎｄ ｒａｐｉｄｃｕｒｒｅｎｔ ｆａｃｅｄ ｂｙ Ｓｕｐｅｒ？ｌａｒｇｅ Ｃｒｏｓｓ？ｓｅａ ｂｒｉｄｇｅ， ｔｈｉｓ ｍｏｎｏｇｒａｐｈ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｆｉｅｌｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｍｏｄｅｌ ｔｅｓｔ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅｗｉｎｄ？ｗａｖｅ？ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎｃｌｕｄｅ ｏｎ？ｓｉｔｅ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｗｉｎｄ？ｗａｖｅ？ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｅｍａｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ａｌｓｏ ｉｎｃｌｕｄｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｅｌ ｔｅｓｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｗｉｎｄ？ｗａｖｅ？ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｃｔｉｏｎ ａｎｄｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｂｒｉｄｇｅ ｗｉｎｄ？ｗａｖｅ？ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｗａｔｅｒ ｔａｎｋ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｂｒｉｄｇｅｗｉｎｄ？ｗａｖｅ？ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｒａｎｄｏｍ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ，ｖｅｈｉｃｌｅ？ｂｒｉｄｇｅ？ｗｉｎｄ？ｗａｖｅ？ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ， ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ？ｓｃａｌｅ ｄｅｅｐ ｗａｔｅｒｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｉｎｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｅｔｃ． Ｒｅｌｅｖａｎｔ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ ｈａｖｅ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ａｎｄｒｅｓｅｒｖｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｐｅｒ？ｌａｒｇｅ Ｃｒｏｓｓ？ｓｅａ ｂｒｉｄｇｅ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ Ｈｏｎｇ Ｋｏｎｇ？Ｚｈｕｈａｉ？Ｍａｃａｏ Ｂｒｉｄｇｅ，Ｓｈｅｎｚｈｏｎｇ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐｒｏｊｅｃｔ．Ｔｈｅ ｍｏｎｏｇｒａｐｈ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｂｙ ｔｅｃｈｎｉｃｉａｎｓ ｗｈｏ ａｒｅ ｅｎｇａｇｅｄ ｉｎ Ｓｕｐｅｒ？ｌａｒｇｅ Ｃｒｏｓｓ？ｓｅａ ｂｒｉｄｇｅ ｄｅｓｉｇｎ， ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｔｅａｃｈｉｎｇ，ｅｔｃ．

第１ 章  绪论……………………………………………………………………………………… １  １． １  桥梁风？浪？流耦合作用问题…………………………………………………………… １    １． １． １  国内外跨海桥梁建设概况………………………………………………………… １    １． １． ２  跨海桥梁面临的海洋气象水文环境挑战………………………………………… ３    １． １． ３  跨海桥梁的风？浪？流耦合作用…………………………………………………… １０  １． ２  桥梁风？浪？流耦合作用研究进展……………………………………………………… １３    １． ２． １  风？浪？流耦合场现场观测技术研究……………………………………………… １４    １． ２． ２  风？浪？流耦合场数值模拟技术及设计参数研究………………………………… １６    １． ２． ３  桥梁风？浪？流耦合作用弹性模型试验技术研究………………………………… １７    １． ２． ４  风？浪？流耦合作用下桥梁振动分析研究………………………………………… １９    １． ２． ５  车？桥？风？浪？流？耦合作用下桥梁振动分析研究………………………………… ２２    １． ２． ６  桥梁大型深水预制基础沉放过程数值模拟技术研究…………………………… ２４  １． ３  桥梁风？浪？流耦合作用研究内容……………………………………………………… ２４  本章参考文献………………………………………………………………………………… ２６第２ 章  跨海特大型桥梁建设及规划………………………………………………………… ３１  ２． １  跨海特大型桥梁建设概况……………………………………………………………… ３１    ２． １． １  国外跨海特大型桥梁建设………………………………………………………… ３１    ２． １． ２  国内跨海特大型桥梁建设………………………………………………………… ３５  ２． ２  跨海特大型桥梁建设规划……………………………………………………………… ３６    ２． ２． １  智利查考大桥……………………………………………………………………… ３６    ２． ２． ２  直布罗陀海峡跨海通道工程……………………………………………………… ３７    ２． ２． ３  巽他海峡跨海通道工程…………………………………………………………… ３８    ２． ２． ４  琼州海峡跨海通道工程…………………………………………………………… ３９    ２． ２． ５  渤海海峡跨海通道工程…………………………………………………………… ４０  ２． ２． ６  台湾海峡跨海通道工程…………………………………………………………… ４１  ２． ３  琼州海峡跨海大桥主通航孔桥方案…………………………………………………… ４４    ２． ３． １  主要建设条件……………………………………………………………………… ４４    ２． ３． ２  主通航孔公路桥梁研究方案……………………………………………………… ４６    ２． ３． ３  主通航孔公铁两用桥梁研究方案………………………………………………… ５２  本章参考文献………………………………………………………………………………… ５７第３ 章  海洋环境……………………………………………………………………………… ５９  ３． １  风场……………………………………………………………………………………… ５９    ３． １． １  大气环流…………………………………………………………………………… ５９    ３． １． ２  近海地区主要风系………………………………………………………………… ６０    ３． １． ３  大气边界层………………………………………………………………………… ６１    ３． １． ４  边界层风特性……………………………………………………………………… ６２  ３． ２  波浪场…………………………………………………………………………………… ６８    ３． ２． １  波浪分类…………………………………………………………………………… ６８    ３． ２． ２  规则波浪理论……………………………………………………………………… ７１    ３． ２． ３  随机波浪理论……………………………………………………………………… ８１  ３． ３  海流场…………………………………………………………………………………… ８５    ３． ３． １  海流分类…………………………………………………………………………… ８５    ３． ３． ２  海流特征值计算…………………………………………………………………… ８５  ３． ４  风？浪？流耦合场………………………………………………………………………… ８７  本章参考文献………………………………………………………………………………… ８７第４ 章  风？浪？流耦合场现场观测方法与耦合特性分析…………………………………… ８９  ４． １  风？浪？流耦合场现场观测方法………………………………………………………… ８９    ４． １． １  风？浪？流耦合场观测基本原则…………………………………………………… ８９    ４． １． ２  风？浪？流耦合场观测系统………………………………………………………… ９０  ４． ２  风？浪？流耦合场观测数据分析方法………………………………………………… １０１    ４． ２． １  风观测数据处理分析方法……………………………………………………… １０１    ４． ２． ２  波浪水流观测数据处理分析方法……………………………………………… １０４  ４． ３  琼州海峡海域风？浪？流耦合场观测及耦合特性…………………………………… １１８    ４． ３． １  琼州海峡海域风？浪？流耦合场观测系统……………………………………… １１８    ４． ３． ２  风、波浪、海流特性分析………………………………………………………… １２１    ４． ３． ３  风？浪？流耦合场耦合特性分析………………………………………………… １３２    ４． ３． ４  对现行规范的讨论……………………………………………………………… １４２